西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院 江 敏

基于單片機(jī)的全自動洗碗機(jī)的設(shè)計

西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院 江 敏

本文提出了一種基于單片機(jī)實現(xiàn)的全自動洗碗機(jī)的設(shè)計,主要運(yùn)用單片機(jī)微處理器去控制相應(yīng)的電磁閥門,達(dá)到控制洗碗機(jī)的自動進(jìn)水、循環(huán)洗碗、自動出水;以及控制相應(yīng)的消毒電路、風(fēng)干電路等,實現(xiàn)一鍵式洗碗、消毒、烘干等功能.本文介紹了整個設(shè)計的硬件電路和軟件程序思路,旨在為全自動洗碗機(jī)和智能家居的研究和發(fā)展提供參考.

單片機(jī);洗碗機(jī);智能家居

洗碗機(jī)是一種自動清洗餐具的廚房設(shè)備,它的出現(xiàn)減輕了炊事員及家庭"煮夫"的勞動強(qiáng)度,并且提高了相應(yīng)地工作效率.目前,洗碗機(jī)在歐美已經(jīng)廣泛用于普通家庭中.有數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在歐美主要國家,洗碗機(jī)的普及率已達(dá)到70%以上,幾乎是家家戶戶必備的廚房生活電器,由于洗碗機(jī)在中國的發(fā)展時間較短,家庭普及率很低[1].隨著科技和時代的進(jìn)步,人們追求生活的便利性也在增長,洗碗機(jī)必然受到當(dāng)代青年的追求.目前國外市面上的代表企業(yè)有SIEMENS,Miele,Whirlpool,TOSHIBA等,國內(nèi)市場的也有海爾、澳柯瑪?shù)绕放频南赐霗C(jī).目前國內(nèi)外的市場,洗碗機(jī)具有很大的商業(yè)前景和活力.

1.系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計是一種基于單片機(jī)去實現(xiàn)自動洗碗機(jī)的功能,實現(xiàn)一鍵操作整個過程.本設(shè)計的洗碗機(jī)主要過程包括自動進(jìn)水、循環(huán)洗碗、自動出水的功能,并能實時地顯示出當(dāng)前剩余的時間;另外,為了更好地實現(xiàn)生活的便利性,該系統(tǒng)還設(shè)計了對碗筷等進(jìn)行紫外光消毒、風(fēng)干等功能.為了實現(xiàn)各部分的功能,本設(shè)計主要采用單片機(jī)的定時/計數(shù)器的功能去控制時間變量.通過對時間變量的比較,達(dá)到控制洗碗機(jī)按照自動進(jìn)水、自動循環(huán)攪動、自動出水、風(fēng)干、消毒等程序順序執(zhí)行,從而實現(xiàn)一鍵啟動洗碗機(jī)的簡單操作流程.洗碗機(jī)整體設(shè)計框圖如圖1所示.

圖1 洗碗機(jī)整體設(shè)計框圖

2.硬件設(shè)計

2.1 單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計

圖2 單片機(jī)小系統(tǒng)電路圖

2.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計

本設(shè)計采用的數(shù)碼管是兩位一體的共陽型八段數(shù)碼管,其引腳分別控制數(shù)碼管的位碼和數(shù)碼管的段碼.通過單片機(jī)對每位碼及段碼進(jìn)行編碼,即可完成相應(yīng)地位上顯示數(shù)字0~9.為了保證數(shù)碼管的驅(qū)動電流,設(shè)計時在其段碼引腳加上74HC573鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存,在其位碼上加上8550三極管進(jìn)行信號放大.數(shù)碼管電路設(shè)計圖如圖3所示.

圖3 數(shù)碼管電路設(shè)計圖

3.軟件設(shè)計

本設(shè)計需要實現(xiàn)按鍵一鍵啟動洗碗的過程,其中包括自動進(jìn)水、循環(huán)流動、自動出水且能夠循環(huán)執(zhí)行三次,并通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前的剩余時間.程序主要通過單片機(jī)的定時器/計數(shù)器功能來完成設(shè)計的目的,定時器/計數(shù)器的功能能實現(xiàn)時間的精確定時,每次進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)后變量計數(shù)值自增,多次控制相應(yīng)的數(shù)值增量次數(shù),即可完成任意時間的定時功能. 程序上比較當(dāng)前的全局變量的值,去實現(xiàn)不同的時間段完成相應(yīng)的自動進(jìn)水、循環(huán)流動、自動出水的功能,且實時地顯示當(dāng)前剩余時間.程序流程圖如圖4所示.

圖4 程序流程圖

3.1 定時器/計數(shù)器程序控制

本設(shè)計的程序軟件主要是依靠單片機(jī)的定時器/計數(shù)器的功能去實現(xiàn)功能的要求.單片機(jī)定時器/計數(shù)器在對固定時間間隔的內(nèi)部機(jī)器周期計數(shù)時,作為定時器功能;在對外部事件進(jìn)行計數(shù)時,作為計數(shù)器功能,本設(shè)計采用的是其對固定時間間隔的內(nèi)部機(jī)器周期計數(shù)的定時器功能.定時器/計數(shù)器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的位控制決定了打開的定時器以及相應(yīng)的功能設(shè)置;THx,TLx八位計數(shù)器構(gòu)成了十六位的加法計數(shù)器,當(dāng)加法計數(shù)器的初值被設(shè)置,用指令改變TMOD和TCON后,即可在下一個機(jī)器周期按照設(shè)定的方式自動運(yùn)行.加法計數(shù)器在計滿溢出后才申請中斷,因此在對其賦初值時,不能直接賦值所需要的值,而是計數(shù)器計數(shù)的最大值與所需賦值的差值作為計數(shù)器的初值[2].本設(shè)計采用的是定時器T0工作在方式1下的定時計數(shù)功能,定時器T0初始化程序流程圖如圖5所示.

圖5 T0初始化程序流程圖

4.結(jié)論

綜上所述,本設(shè)計研究了一種基本單片機(jī)的自動洗碗機(jī)的實現(xiàn).研究了實現(xiàn)自動洗碗機(jī)的硬件電路設(shè)計,以及相應(yīng)的程序開發(fā),并設(shè)計預(yù)留出排風(fēng)扇、紫外燈的電路接口,為實現(xiàn)自動洗碗機(jī)的洗碗、風(fēng)干、消毒等完整的功能提供系統(tǒng)設(shè)計思路.本設(shè)計旨在提出自動洗碗機(jī)的功能的實現(xiàn),為研究智能家居提供進(jìn)一步的研究.

[1]許容再.一款基于STM8S系列單片機(jī)的洗碗機(jī)控制器設(shè)計及實現(xiàn)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2014,(33).

[2]余錫存,曹國華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)( 第三版)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2016(6).